電氣化鐵路智能牽引變電所的應用淺析

陳浩

摘要：近年來，隨著物聯網及5G通信技術的快速發(fā)展，兩者結合應用于高速鐵路，加快推進了中國高鐵向智能化方向發(fā)展的速度。牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路實現智能化運行的重要組成部分之一，而智能化牽引變電所又是牽引供電系統(tǒng)實現智能化運行的核心。我國目前智能化牽引變電所的應用仍處于起步階段，當前運行的電氣化鐵路絕大部分以普通型的牽引變電所為主，設備不夠智能，運行狀態(tài)以人工判斷檢修為主，整個供電系統(tǒng)故障判斷及故障后恢復仍然以人工為主。本文就電氣化鐵路智能牽引變電所的應用展開探討。

關鍵詞：電氣化;牽引變電所;智能

引言

近年來，我國現代化鐵路的發(fā)展速度持續(xù)提升，鐵路對國民生活的影響程度隨之增大，由此對鐵路運營安全性和可靠性提出更高的要求。在鐵路電氣化建設過程中，可對智能變電所進行合理應用，通過智能牽引供電系統(tǒng)，能夠提高列車的運行穩(wěn)定性。

1牽引變電所智能防誤操作系統(tǒng)原理

牽引變電所智能防誤操作系統(tǒng)采用全新的多層次防誤閉鎖結構，引入多種嵌入式新技術，具備電氣操作全過程防誤閉鎖功能，為電氣化鐵路牽引變電所提供了完善的系列化防誤閉鎖解決方案。防誤系統(tǒng)從結構上分為站控層、間隔層和過程層，由防誤主機、電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置和各類鎖具組成。防誤主機根據防誤邏輯規(guī)則和模擬預演步驟生成實際操作程序，根據設備閉鎖方式的不同采用以下三種方式進行解鎖操作：第一，電腦鑰匙解鎖;第二，通過遙控閉鎖控制單元等直接控制智能鎖具解鎖;第三，通過通信接口對監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行解鎖。運行人員按照防誤主機及電腦鑰匙的提示，依次對設備進行操作。對不符合程序的操作，設備拒絕解鎖，操作無法進行，從而防止誤操作的發(fā)生。通過跟蹤現場設備的實際狀態(tài)、接收電腦鑰匙的回傳信息，防誤主機對當前操作進行確認后，進行下一步操作，直到操作任務結束。

2智能牽引變電所設計應遵循的原則

設計時應遵循以下原則：（1）智能牽引變電所無論是在接口定義、數據傳輸、通信協議，還是在軟、硬件平臺配置等方面均應遵循相關的國際標準、國家標準或行業(yè)標準，兼容不同廠家的現場設備，并能與其它相關系統(tǒng)進行互連互通和信息共享。（2）智能牽引變電所在硬件架構及系統(tǒng)功能上能夠隨著鐵路電氣化的發(fā)展而方便靈活地進行容量、功能擴展。（3）在軟、硬件配置及產品性能方面，必須滿足高可靠性、高安全性的要求。（4）設置的傳感器應具有良好的電、磁屏蔽措施和環(huán)境適應能力，如可內置亦可外置的設備，應采用外置式。內置傳感器宜采用無源型，使用壽命應不小于設備本體的使用壽命;外置傳感器的安裝應滿足整潔美觀、易維護、不降低高壓設備外絕緣水平等要求。（5）保護測控裝置應滿足GB/T14285規(guī)定的繼電保護選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的要求。

3電氣化鐵路智能牽引變電所的應用

3.1牽引供電廣域保護測控系統(tǒng)

保護測控系統(tǒng)可以分為以下三個層次，即廣域層、站域層和就地層。（1）廣域層。該層以供電臂作為基本單元，引入高速廣域通信網絡，可實現供電臂選擇性快速跳閘。當鐵路牽引網出現故障后，廣域層能夠控制故障區(qū)段跳閘，由此大幅度縮小了停電區(qū)域，開關的動作次數也隨之減少，供電可靠性得到顯著提升。除此之外，廣域層還具備如下功能：開關邏輯閉鎖、供電臂自動愈合重組等等。（2）站域層。該層能夠對牽引變電所的共享數據進行利用，借助GOOSE和SV通信，可以實現裝置間的實時數據交互，由此不但使牽引變電所保護功能的冗余和優(yōu)化問題得以解決，而且還能實現快速母線保護、快速后備保護以及斷路器失靈保護等功能。隨著保護的全面覆蓋，大幅度提升了保護可靠性。除此之外，站域層還具備如下功能：間隔的開關邏輯閉鎖、牽引變電所內供電重組等等。（3）就地層。該層能夠完成既有綜合自動化系統(tǒng)的所有功能，通過光纜實現一次設備與二次系統(tǒng)之間的連接，由此除了能實現一、二次設備的電氣隔離之外，還能使二次系統(tǒng)的防雷問題得到有效解決。

3.2智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)

輔助監(jiān)控系統(tǒng)是牽引供電系統(tǒng)中牽引變電所、分區(qū)所、AT所的重要支撐部分，其承擔著為變電所安全、可靠運維保駕護航的重任，與生產系統(tǒng)（綜自系統(tǒng)）同等重要。智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)能有效提高變電所運維的安全性、可靠性，其作用被實踐充分肯定，已成為變電所不可或缺的重要組成部分。根據牽引供電維管系統(tǒng)的組織架構，輔助監(jiān)控系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的分布式架構。系統(tǒng)分布式安裝在電氣化鐵路沿線各個變電所，完成所內的綜合輔助監(jiān)控功能，并通過鐵路電力通信綜合數據網與上級視頻監(jiān)控系統(tǒng)或其他管理系統(tǒng)通信，組成一個完整的多級聯網系統(tǒng)。輔助監(jiān)控系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控及巡檢、環(huán)境監(jiān)控、安全防范、動力照明控制、火災報警、門禁和在線監(jiān)測7個子系統(tǒng)，經過對各子系統(tǒng)的集中整合、統(tǒng)一管理，實現對變電所視頻、環(huán)境量、安全報警信息、火災報警信息、在線監(jiān)測數據等輔助信息進行統(tǒng)一采集、編碼、存儲、上傳，由監(jiān)控平臺完成整個系統(tǒng)的全面監(jiān)控、一體展示、統(tǒng)一管理和維護功能，并通過系統(tǒng)預置的規(guī)則進行各子系統(tǒng)間的自動化聯動。

3.智能化牽引變電所的應用

智能化牽引變電所可以節(jié)約大量的人力及設備資源，減少設備維護工作量，同時提高牽引供電系統(tǒng)的運行可靠性，實現了供電系統(tǒng)的智能化運行。我國高速鐵路將快速走向智能化發(fā)展道路，但是當前智能化牽引變電所需要從設計標準、建設標準及試驗檢測標準入手規(guī)范智能化牽引變電所的運用，制定相應的運維檢修標準提高運行的可靠性，真正實現無人化值守運行，還需要大量的運營經驗積累和成熟的技術支撐。

結語

智能牽引變電所的建設應滿足自動化、信息化、無人值守和運營維護需求;配置的在線監(jiān)測設備應壽命長、可靠性高;智能組件應結構簡單、靈活可靠且具有良好的可擴展性;所內除保護測控系統(tǒng)外的各系統(tǒng)應可予以整合，實現信息共享和互動;保護測控系統(tǒng)配置宜分為站域級和就地級，站域級可對全所保護實現冗余配置。

參考文獻

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